I denne Transistor tutorial, vil vi lære om de arbejder for en Transistor, som en Switch. S .itching og forstærkning er de to områder af anvendelser af transistorer og Transistor som en S .itch er grundlaget for mange digitale kredsløb.
Outline
introduktion
som en af de væsentlige halvlederindretninger har transistoren fundet anvendelse i enorme elektroniske applikationer såsom indlejrede systemer, digitale kredsløb og kontrolsystemer., I både digitale og analoge domæner anvendes transistorer i vid udstrækning til forskellige applikationsbrug som forstærkning, logiske operationer, s .itching og så videre.
Denne artikel koncentrerer sig hovedsageligt og giver en kort forklaring af transistorapplikation som en s .itch.
Bipolar Junction Transistor eller blot BJT er en tre lag, tre terminal og to krydset halvleder-enhed. Næsten i mange af applikationerne bruges disse transistorer til to grundlæggende funktioner såsom s .itching og forstærkning.,
navnet bipolar angiver, at to typer ladningsbærere er involveret i arbejdet med en BJT. Disse to ladningsbærere er huller og elektroner, hvor huller er positive ladningsbærere, og elektroner er negative ladningsbærere.
transistoren har tre regioner, nemlig base, emitter og samler. Emitteren er en stærkt doteret terminal og udsender elektroner i bunden. Baseterminalen er let doteret og passerer de emitter-injicerede elektroner videre til opsamleren., Solfangerterminalen doteres mellemliggende og samler elektroner fra basen. Denne samler er stor sammenlignet med andre to regioner, så den spreder mere varme.BJTs er af to typer NPN og PNP, begge funktioner er ens, men adskiller sig med hensyn til forspænding og strømforsyningspolaritet. I PNP transistor, mellem to p – type materialer N – type materiale er klemt inde mens i tilfælde af NPN transistor P-type materiale klemt inde mellem to N-type materialer. Disse to transistorer kan konfigureres i forskellige typer som fælles emitter, fælles samler og fælles basekonfigurationer.,
tilbage til toppen
driftsformer for transistorer
afhænger af forspændingsforholdene som fremad eller omvendt, transistorer har tre hovedfunktioner, nemlig cutoff, active og saturation regions.
aktiv tilstand
i denne tilstand anvendes transistor generelt som en strømforstærker. I aktiv tilstand er to kryds forskelligt forspændt, hvilket betyder, at emitter-base junction er fremad forspændt, mens collector-base junction er omvendt forspændt., I denne tilstand strømmer strømmen mellem emitter og samler, og mængden af strøm er proportional med basisstrømmen.
Cutoff-Tilstand
I denne tilstand, både basen junction og emitter basis junction er omvendt forudindtaget. Dette tillader igen ikke strømmen at strømme fra samler til emitter, når basisemitterspændingen er lav. I denne tilstand enheden er helt slukket som følge strømmen strømmer gennem enheden er nul.,
mætningstilstand
i denne driftstilstand er både emitterbasen og kollektorbaseforbindelserne fremadforvrængede. Strømmen strømmer frit fra samler til emitter, når basisemitterspændingen er høj. I denne tilstand er enheden helt tændt.
nedenstående figur viser outputegenskaberne for en BJT-Transistor. I nedenstående figur cutoff region har driftsbetingelserne som nul kollektor Udgangsstrøm, nul base indgangsstrøm og maksimal kollektor spænding., Disse parametre forårsager et stort udtømningslag, som yderligere ikke tillader strøm at strømme gennem transistoren. Derfor er transistoren helt i slukket tilstand.
tilsvarende er en transistor i mætningsregionen forspændt på en sådan måde, at maksimal basisstrøm påføres, der resulterer i maksimal kollektorstrøm og minimal kollektor-emitterspænding. Dette får udtømningslaget til at blive lille og tillade maksimal strøm gennem transistoren. Derfor er transistoren helt i stand.,
derfor kan vi fra ovenstående diskussion sige, at transistorer kan gøres til at fungere som ON / OFF solid state s .itch ved at betjene transistor i afskærings-og mætningsregioner. Denne type skifteapplikation bruges til styring af motorer, lampebelastninger, solenoider osv.
TILBAGE TIL TOPPEN
Transistor, som en Switch
En transistor, der anvendes til omskiftning for åbning eller lukning af et kredsløb. Denne type solid state s .itching tilbyder betydelig pålidelighed og lavere omkostninger sammenlignet med konventionelle relæer.,
både NPN-og PNP-transistorer kan bruges som kontakter. Nogle af applikationerne bruger en strømtransistor som koblingsenhed, på det tidspunkt kan det være nødvendigt at bruge en anden signalniveautransistor til at drive højeffekttransistoren.
NPN-Transistor som en S .itch
baseret på den spænding, der påføres ved basisterminalen for en transistoromskiftning, udføres. Når der påføres en tilstrækkelig spænding (Vin > 0.7 V) mellem basen og emitteren, er kollektor til emitterspænding omtrent lig med 0. Derfor fungerer transistoren som en kortslutning., Kollektorstrømmen Vcc / Rc strømmer gennem transistoren.
tilsvarende, når der ikke anvendes spænding eller nulspænding ved indgangen, fungerer transistoren i cutoff-regionen og fungerer som et åbent kredsløb. I denne type koblingsforbindelse er belastningen (her LED-lampe) forbundet til koblingsudgangen med et referencepunkt. Således, når transistoren er tændt, vil strømmen strømme fra kilde til jord gennem belastningen.,
TILBAGE TIL TOPPEN
Eksempel på en NPN-Transistor, som en Switch
Overvej nedenstående eksempel, hvor base modstand Rb = 50 k ohm, collector modstanden Rc = 0.7 k ohm, Vcc er 5V og beta-værdi 125. Ved basisindgangen er et signal, der varierer mellem 0 og 5V, givet, så vi vil se output på kollektoren ved at variere Vi ved to tilstande, der er 0 og 5V som vist i figur.
Ic = Vcc/Rc, når VCE = 0
Ic = 5V/0.,7k ohm
Ic = 7.1 mA
basisstrøm Ib = Ic / β
Ib = 7.1 mA/125
Ib = 56.8 µA
Fra ovenstående beregninger, den maksimale eller spidsværdien af strømmen i kredsløbet 7.1 mA, når Vce er lig nul. Og den tilsvarende basisstrøm, som kollektorstrømmen strømmer til, er 56,8 µA. Så det er klart, at når basisstrømmen øges ud over 56,8 mikroamperen, kommer transistoren ind i mætningstilstanden.,
overvej sagen, når der anvendes nul volt ved indgangen. Dette medfører, at basisstrømmen nul, og da emitteren er jordet, er emitterbasisforbindelsen ikke fremad forspændt. Derfor transistor er i SLUKKET tilstand og opkøber udgangsspændingen er lig med 5V.
, Når Vi = 0V, Ib = 0 og Ic =0,
Vc = Vcc – (IcRc)
= 5V – 0
= 5V
Overvej at input spænding er 5 volt, så den base nuværende kan bestemmes ved at anvende Kirchhoff spænding lov.,
, Når Vi = 5V
Ib = (Vi – Vbe) / Rb
For silicium transistor Vbe = 0.7 V
Således, Ib = (5V – 0,7 V)/ 50K ohm
= 86 µA, som er større end 56.8 µA
Derfor basisstrømmen er større end 56.8 micro ampere strøm, transistoren vil blive kørt til mætning, der er fuldt PÅ, når 5V anvendes på input. Således bliver udgangen ved samleren ca. nul.,
tilbage til toppen
PNP-Transistor som S .itch
PNP-transistor fungerer på samme måde som NPN for en koblingsoperation, men strømmen strømmer fra basen. Denne type S .itching bruges til negative jordkonfigurationer. For PNP-transistoren er baseterminalen altid negativt forspændt med hensyn til emitteren. I denne omskiftning strømmer basisstrømmen, når basisspændingen er mere negativ. Blot en lav spænding eller mere negativ spænding gør transistor til kortslutning ellers vil det være åbent kredsløb eller høj impedans tilstand.,
i denne forbindelse er belastningen forbundet til transistoromskifterudgangen med et referencepunkt. Når transistoren er tændt, strømmer strømmen fra kilden gennem transistoren til belastningen og til sidst til jorden.
Eksempel på PNP-Transistor, som en Switch
i lighed med NPN-transistor skifte kredsløb, PNP kredsløb input er også base, men emitter er forbundet til konstant spænding og solfangeren er forbundet til jord via den belastning, som vist i figur.,
I denne konfiguration base er altid forudindtaget negativt med hensyn til emitter ved at forbinde den base på negative side og emitter på den positive side af input-levering. Så spændingen VBE er negativ, og emitterforsyningsspændingen i forhold til opsamleren er positiv ( VCE positiv).
derfor, for ledning af transistor emitter skal være mere positiv med hensyn til både samler og base. Med andre ord skal basen være mere negativ med hensyn til emitteren.,
til beregning af basis-og samlerstrømme anvendes følgende udtryk.
Ic = Ie – Ib
Ic = β. Ib
Ib = Ic /
overvej ovenstående eksempel, at belastningen kræver 100 milli ampere strøm og transistoren har beta-værdien på 100., Så den aktuelle nødvendige for mætning af transistoren er
Minimum basisstrømmen = kollektorstrøm / β
= 100 mA / 100
= 1mA
Derfor, når den base nuværende er 1 mA, transistoren vil være fuldt ud PÅ. Men næsten 30 procent af mere strøm er påkrævet for garanteret mætning af transistor. Så i dette eksempel er den krævede basisstrøm 1,3 mA.,
TILBAGE TIL TOPPEN
den Fælles Praktiske Eksempler på Transistoren, som en Switch
Transistor til at Skifte LED
Som tidligere nævnt, at transistoren kan bruges som en switch. Skematikken nedenfor viser, hvordan en transistor bruges til at skifte lysdiode (LED).
- når kontakten ved baseterminalen er åben, strømmer der ingen strøm gennem basen, så transistoren er i cutoff-tilstand. Derfor fungerer kredsløbet som åbent kredsløb, og LED ‘ en slukker.,
- når kontakten er lukket, begynder basestrømmen at strømme gennem transistoren og kører derefter ind i mætningsresultater til LED bliver tændt.
- modstande er placeret for at begrænse strømmen gennem basen og LED ‘ en. Det er også muligt at variere intensiteten af LED ved at variere modstanden i basisstrømsvejen.
TILBAGE TIL TOPPEN
Transistor til at Drive Relay
Det er også muligt at styre relæet fungerer ved hjælp af en transistor., Med et lille kredsløbsarrangement af en transistor, der er i stand til at aktivere relæets spole, så den eksterne belastning, der er forbundet med den, styres.
- overvej nedenstående kredsløb for at kende driften af en transistor for at aktivere relæspolen. Input anvendes ved basen forårsager at drive transistoren i mætning region, hvilket yderligere resultater kredsløbet bliver kortslutning. Så relæspolen bliver tændt, og relækontakter bliver betjent.,
- ved induktive belastninger, især omskiftning af motorer og induktorer, kan pludselig fjernelse af strøm holde et stort potentiale over spolen. Denne højspænding kan forårsage betydelig skade på resten kredsløb. Derfor er vi nødt til at bruge dioden parallelt med induktiv belastning for at beskytte kredsløbet mod inducerede spændinger af den induktive belastning.,
TILBAGE TIL TOPPEN
Transistor til at Drive Motoren
- En transistor kan også bruges til at kontrollere og regulere hastigheden af DC-motor i en ensrettet vej ved at skifte transistoren i regelmæssige intervaller af tid, som vist i nedenstående figur.
- som nævnt ovenfor er DC-motoren også en induktiv belastning, så vi er nødt til at placere en frihjulsdiode på tværs af den for at beskytte kredsløbet.
- ved at skifte transistoren i afskærings-og mætningsregioner kan vi tænde og slukke for motoren gentagne gange.,
- det er også muligt at regulere motorens hastighed fra stilstand til fuld hastighed ved at skifte transistoren ved variable frekvenser. Vi kan få skiftefrekvensen fra kontrolenhed eller IC som mikrocontroller.
